Swing-by: Was bringt das?

Wissenschaft Astronomie
#1

Liebe Sternengucker,

ich habe da gerade ein Verständnisproblem mit diesen Swing-by-Manövern.

Also: Ein Objekt fliegt mit der Geschwindigkeit X auf einen Planeten zu. Dabei beschleunigt die Schwerkraft des Planeten das Objekt. Je näher, desto schnell. Am Punkt des geringsten Abstands zwischen Objekt und Planet sei die Geschwindigkeit X plus Y.
Nun entfernt sich das Objekt wieder und muß dazu die Anziehungskraft des Planeten überwinden, mithin wird es langsamer. Wieder in der Ursprungsentfernung angekommen hat das Objekt doch wieder die Geschwindigkeit X, oder wo hänge ich fest?
Unterstellt, daß ESA und NASA mehr von der Sache verstehen als ich und daß man so komplexe Manöver nicht für Juchuu und Spaß macht nehme ich an, daß ich den Fehler mache. Wo?

Dank und Gruß

BeLa

#2

Hi,

Unterstellt, daß ESA und NASA mehr von der Sache verstehen als
ich und daß man so komplexe Manöver nicht für Juchuu und Spaß
macht nehme ich an, daß ich den Fehler mache. Wo?

Du sitzt im falschen Bezugssystem! Die Nasa will nämlich nicht die Geschwindigkeit der Sonde relativ zum Planten erhöhen, sondern relativ zur Sonne.

Ein einfaches Beispiel:
Nehmen wir an, die Sonde wird durch durch das Swing-by-Manöver um 90° abgelengt und ihre Geschwindigkeit relativ zum Planeten beträgt vor und nach den Manöver v. Nehmen wir der Einfachheit weiter an, der Planet bewegt sich ebenfalls mit v in die gleiche Richtung wie die Sonde nach dem Manöver. Dann beträgt der Betrag der Geschwindigkeit der Sonde relativ zur Sonne (!) vor dem Manöver √2 v und nach dem Manöver 2_v_. Sie ist also schneller geworden.

Aber eine Animation sagt mehr als 1000 Worte:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Swingby_acc_anim.gif

Gruß
Oliver

#3

hallo BeLa

also, ohne jetzt ein experte für raumfahrt zu sein: das swing-by-manöver kann man sowohl zum abbremsen also auch zum beschleunigen verwenden - je nachdem, von welcher seite man kommt.

kommt man quasi „von hinten“, wird man vom planeten mitgezogen, der ja auch eine eigengeschwindigkeit hat. und die addiert man dann zu der eigenen dazu. ein anderer aspekt ist der eingeschagene kurs: beim hinfliegen zum planeten sorgt man dafür, dass man möglichst bald in den gravitationsbereich kommt und möglichst lange drinnen beleibt, um ordentlich zu beschleunigen. dann wird die flugbahn so geändert, dass man die gewohnene geschwindigkeit + bewegungsgeschwindigkeit des planeten so nutzt, dass man möglichst schnell aus dem gravitationsbereich wieder rauskommt.

was man wissen muss, damit das ganze nicht stark nach einem perpetuum mobile riecht: der planet verliert bei so einem manöver genausoviel an bewegungsenergie, wie das raumschiff dabei gewinnt. ansonsten wären ja einige grundgesetze der physik verletzt (von nix kommt nix). da aber der planet eine masse von mehreren trillionen tonnen, das raumschiff aber nur ein paar tonnen hat, fällt das dem planeten nicht weiter auf - seine bahn verändert sich dabei so minimal, dass es nicht messbar ist.

sicher kann dir das jemand technisch fundierter erklären - ich vermute aber, im prinzip kommt das selbe ergebnis raus…

lg
erwin

#4

… nun hat sogar eine kleine Laborratte das Ding verstanden. Schöne Erklärungen, die gifs in Wiki sind klasse.

Danke.

BeLa

#5

Lieber BeLa,

der folgende Vergleich ist hinkend, aber m.E. anschaulich.

Wie kriegst Du ein Jojo dazu zu laufen?
Wenn Du Dir das veranschaulichst, ist das vergleichbar mit einem Swing-by.

Oder das Scahukeln auf einer Kinderplatzschaukel. Das ist auch ähnlich.

So liebe Physiker, bitte nicht hauen, aber ich wollte es anschaulich machen, mehr nicht!

Gandalf

#6

Hallo BeLa,

… nun hat sogar eine kleine Laborratte das Ding verstanden.
Schöne Erklärungen, die gifs in Wiki sind klasse.

Und wenn jetzt die Sonde unterhalb des Planeten durchfliegen würde, würde sie nach oben abgelenkt und somit abgebremst.

MfG Peter(TOO)

#7

Hallo Peter,

… nun hat sogar eine kleine Laborratte das Ding verstanden.
Schöne Erklärungen, die gifs in Wiki sind klasse.

Und wenn jetzt die Sonde unterhalb des Planeten durchfliegen
würde, würde sie nach oben abgelenkt und somit abgebremst.

So etwa:
http://de.wikipedia.org/wiki/Swing-by#Swing-by_in_An…
findet sich, wenn man bei Wiki ganz unten unter „Verwendung“ zum Hauptartikel klickt.

Gruß
BeLa

#8

Hallo!

der folgende Vergleich ist hinkend, aber m.E. anschaulich.

Anschaulich vielleicht, aber ich kann den Bezug zum Swingby nicht erkennen. Kannst Du das mal ausführen?

Wie kriegst Du ein Jojo dazu zu laufen?
Wenn Du Dir das veranschaulichst, ist das vergleichbar mit
einem Swing-by.

Oder das Scahukeln auf einer Kinderplatzschaukel. Das ist auch
ähnlich.

Michael

#9

Grenzen?
Hallo,

diese Sache ließe sich nun weiterspinnen. Nutzt man diesen Beschleunigungseffekt beim Umflug um die Sonne, so kann die Sonde sehr schnell werden. Nun Theorie: Ist diese Sonne recht groß, so ist auch der Effekt größer. Ist der Massepunkt gar ein Schwarzes Loch, so müßte man Lichtgeschwindigkeit erreichen können. Vorausgesetzt die freiwerdenden Energien zerreißen die Sonde nicht oder man kommt eben gar nicht mehr vom Schwarzen Loch weg.

Gruß
Selorius

#10

Hallo,

weiß jemand, ob sowas schon einmal praktiziert wurde?
Dabei könnte ja nur Geschwindigkeit rel. zur Galaxy gewonnen werden,
da die Sonne rel. zum Sonnensystem still steht.
Würde also bei einer interplanetaren Mission nix bringen (außer
einer evtl. Kurskorrektur).

Gruß
Thomas

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#11

Hallo!

weiß jemand, ob sowas schon einmal praktiziert wurde?

Ich wollte gerade jemanden fragen, der sich damit auskennt, aber bei meinem Sub-Etha-Sense-O-Matic ist der Akku leer…

(Womit ich sagen will: Da wir Teil unseres Sonnensystems sind, bringt uns die Sonne zum Beschleunigen nichts. Und ob es die Vogonen schon ausprobiert haben, wissen wir nicht).

Michael

#12

Da wir Teil unseres Sonnensystems sind,
bringt uns die Sonne zum Beschleunigen nichts.

Zumindest nicht per Swing-By. Aber bei einem Gravity-Assist-Manöver wäre sie sehr hilfreich.

#13

Da wir Teil unseres Sonnensystems sind,
bringt uns die Sonne zum Beschleunigen nichts.

Jetzt mal dumm gefragt, wieso nicht? Ich möchte eine Sonde aus unserem Sonnensystem rausschießen, warum dann nicht die Sonne nutzen? Hab ich einen Denkfehler?

Gruß
Selorius

#14

Da wir Teil unseres Sonnensystems sind,
bringt uns die Sonne zum Beschleunigen nichts.

Jetzt mal dumm gefragt, wieso nicht? Ich möchte eine Sonde aus
unserem Sonnensystem rausschießen, warum dann nicht die Sonne
nutzen? Hab ich einen Denkfehler?

Hast Du schon mal darüber nachgedacht, wie das mit der Energie- und Impulserhaltung vereinbar sein soll?

#15

Jetzt mal dumm gefragt, wieso nicht? Ich möchte eine Sonde aus
unserem Sonnensystem rausschießen, warum dann nicht die Sonne
nutzen? Hab ich einen Denkfehler?

Beim Swing-By ändert sich deine Geschwindigkeit relativ zu dem Körper, an dem du das Manöver vornimmst, *nicht*. Sie ändert sich nur relativ zu den Dingen, zu denen sich der Körper bewegt.
Wenn du um die Sonnen einen Swing-By machst, dann gewinnst du daher im Vergleich zur Sonne keine Geschwindigkeit, d.h. es bringt dir überhaupt nichts, wenn du das Sonnensystem verlassen willst, da sich die Sonne relativ zum Sonnensystem nun mal nicht bewegt.

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